Misurazione dell'umidità dell'aria. Umidità assoluta e relativa Dipendenza dell'umidità dell'aria dal volume

Cos’è il vapore e quali sono le sue principali proprietà.
L’aria può essere considerata un gas?
Le leggi dei gas ideali si applicano all’aria?

L'acqua occupa circa il 70,8% della superficie terrestre. Gli organismi viventi contengono dal 50 al 99,7% di acqua. In senso figurato, gli organismi viventi sono acqua animata. Nell'atmosfera sono presenti circa 13-15mila km3 di acqua sotto forma di goccioline, cristalli di neve e vapore acqueo. Il vapore acqueo atmosferico influenza il tempo e il clima della Terra.

Vapore acqueo nell'atmosfera.

Il vapore acqueo presente nell’aria, nonostante le enormi superfici di oceani, mari, laghi e fiumi, non è sempre saturo. Il movimento delle masse d'aria porta al fatto che in alcuni luoghi del nostro pianeta l'evaporazione dell'acqua prevale attualmente sulla condensazione, mentre in altri, al contrario, prevale la condensazione. Ma c'è quasi sempre una certa quantità di vapore acqueo nell'aria.

Si chiama la densità del vapore acqueo nell'aria umidità assoluta.

L'umidità assoluta è quindi espressa in chilogrammi per metro cubo (kg/m3).

Pressione parziale del vapore acqueo

L'aria atmosferica è una miscela di vari gas e vapore acqueo. Ciascuno dei gas contribuisce alla pressione totale prodotta dall'aria sui corpi in essa contenuti.

Viene chiamata la pressione che il vapore acqueo produrrebbe se tutti gli altri gas fossero assenti pressione parziale del vapore acqueo.

La pressione parziale del vapore acqueo è considerata uno degli indicatori dell'umidità dell'aria. È espresso in unità di pressione: pascal o millimetri di mercurio.

Poiché l'aria è una miscela di gas, la pressione atmosferica è determinata dalla somma delle pressioni parziali di tutti i componenti dell'aria secca (ossigeno, azoto, anidride carbonica, ecc.) e del vapore acqueo.

Umidità relativa.

In base alla pressione parziale del vapore acqueo e all’umidità assoluta, è ancora impossibile giudicare quanto il vapore acqueo sia vicino alla saturazione in queste condizioni. Vale a dire, l'intensità dell'evaporazione dell'acqua e della perdita di umidità da parte degli organismi viventi dipende da questo. Ecco perché viene introdotto un valore che mostra quanto il vapore acqueo è vicino alla saturazione ad una data temperatura: umidità relativa.

Umidità relativa dell'ariaè il rapporto tra la pressione parziale p del vapore acqueo contenuto nell'aria ad una data temperatura e la pressione pH. n di vapore saturo alla stessa temperatura, espresso in percentuale:

L'umidità relativa è solitamente inferiore al 100%.

Al diminuire della temperatura, la pressione parziale del vapore acqueo nell’aria può diventare uguale alla pressione del vapore saturo. Il vapore comincia a condensarsi e cade la rugiada.

Si chiama la temperatura alla quale il vapore acqueo si satura punto di rugiada.

L'umidità relativa dell'aria può essere determinata dal punto di rugiada.

Psicrometro.

L'umidità dell'aria viene misurata utilizzando strumenti speciali. Ti parleremo di uno di loro - psicrometro.

Lo psicrometro è costituito da due termometri (Fig. 11.4). Il serbatoio di uno di essi rimane asciutto e mostra la temperatura dell'aria. Il serbatoio dell'altro è circondato da una striscia di stoffa, la cui estremità è immersa nell'acqua. L'acqua evapora e questo raffredda il termometro. Quanto maggiore è l'umidità relativa, tanto meno intensa avviene l'evaporazione e la temperatura indicata da un termometro avvolto in un panno umido è più vicina alla temperatura indicata da un termometro asciutto.

Con un'umidità relativa del 100%, l'acqua non evaporerà affatto e le letture di entrambi i termometri saranno le stesse. In base alla differenza di temperatura tra questi termometri, utilizzando apposite tabelle, è possibile determinare l'umidità dell'aria.

Valore dell'umidità.

L'intensità dell'evaporazione dell'umidità dalla superficie della pelle umana dipende dall'umidità. E l'evaporazione dell'umidità è di grande importanza per mantenere costante la temperatura corporea. I veicoli spaziali mantengono l'umidità relativa dell'aria più favorevole per gli esseri umani (40-60%).

In quali condizioni pensi che si formi la rugiada? Perché la sera prima di una giornata piovosa non c'è rugiada sull'erba?

È molto importante conoscere l'umidità in meteorologia, in relazione alle previsioni del tempo. Sebbene la quantità relativa di vapore acqueo nell’atmosfera sia relativamente piccola (circa l’1%), il suo ruolo nei fenomeni atmosferici è significativo. La condensazione del vapore acqueo porta alla formazione di nuvole e successive precipitazioni. Questo rilascia una grande quantità di calore. Viceversa, l'evaporazione dell'acqua è accompagnata dall'assorbimento di calore.

Nell'industria tessile, dolciaria e in altre industrie è necessaria una certa umidità per il normale svolgimento del processo.

È molto importante mantenere il regime di umidità nella produzione durante la fabbricazione di circuiti e dispositivi elettronici e nella nanotecnologia.

La conservazione di opere d'arte e libri richiede il mantenimento dell'umidità dell'aria al livello richiesto. Se l'umidità è elevata, le tele sulle pareti potrebbero abbassarsi, causando danni allo strato di vernice. Ecco perché puoi vedere gli psicrometri sui muri dei musei.

In questa lezione verrà introdotto il concetto di umidità assoluta e relativa dell'aria, verranno discussi termini e grandezze associati a tali concetti: vapore saturo, punto di rugiada, strumenti per la misura dell'umidità. Durante la lezione conosceremo le tavole di densità e pressione di vapore saturo e la tavola psicrometrica.

Per l'uomo il livello di umidità è un parametro ambientale molto importante, poiché il nostro corpo reagisce molto attivamente ai suoi cambiamenti. Ad esempio, un meccanismo di regolazione del funzionamento del corpo, come la sudorazione, è direttamente correlato alla temperatura e all'umidità dell'ambiente. Ad alta umidità, i processi di evaporazione dell'umidità dalla superficie della pelle sono praticamente compensati dai processi di condensazione e la rimozione del calore dal corpo viene interrotta, il che porta a disturbi della termoregolazione. A bassa umidità, i processi di evaporazione dell'umidità prevalgono sui processi di condensazione e il corpo perde troppi liquidi, il che può portare alla disidratazione.

La quantità di umidità è importante non solo per l'uomo e altri organismi viventi, ma anche per il flusso dei processi tecnologici. Ad esempio, a causa della nota proprietà dell'acqua di condurre la corrente elettrica, il suo contenuto nell'aria può compromettere seriamente il corretto funzionamento della maggior parte degli apparecchi elettrici.

Inoltre, il concetto di umidità è il criterio più importante per valutare le condizioni meteorologiche, cosa che tutti conoscono dalle previsioni del tempo. Vale la pena notare che se confrontiamo l'umidità in diversi periodi dell'anno nelle nostre condizioni climatiche abituali, sarà più alta in estate e più bassa in inverno, il che è associato, in particolare, all'intensità dei processi di evaporazione a diverse temperature.

Le principali caratteristiche dell’aria umida sono:

1. densità del vapore acqueo nell'aria;
2. umidità relativa.

L'aria è un gas composito e contiene molti gas diversi, compreso il vapore acqueo. Per stimare la sua quantità nell'aria, è necessario determinare quale massa ha il vapore acqueo in un determinato volume assegnato: questo valore è caratterizzato dalla densità. Si chiama la densità del vapore acqueo nell'aria umidità assoluta.

Definizione.Umidità assoluta dell'aria- la quantità di umidità contenuta in un metro cubo d'aria.

Designazioneumidità assoluta: (come è la solita designazione per la densità).

Unitàumidità assoluta: (in SI) o (per comodità di misurare piccole quantità di vapore acqueo nell'aria).

Formula calcoli umidità assoluta:

Designazioni:

Massa di vapore (acqua) nell'aria, kg (in SI) o g;

Il volume d'aria contenente la massa di vapore indicata è .

Da un lato l’umidità assoluta dell’aria è un valore comprensibile e conveniente, poiché dà un’idea del contenuto specifico di acqua nell’aria in massa; dall’altro questo valore è scomodo dal punto di vista della suscettibilità di umidità da parte degli organismi viventi. Si scopre che, ad esempio, una persona non sente il contenuto in massa di acqua nell'aria, ma piuttosto il suo contenuto rispetto al valore massimo possibile.

Per descrivere tale percezione è stata introdotta la seguente quantità: umidità relativa.

Definizione.Umidità relativa– un valore che indica quanto è lontano il vapore dalla saturazione.

Cioè, il valore dell'umidità relativa, in parole semplici, mostra quanto segue: se il vapore è lontano dalla saturazione, l'umidità è bassa, se è vicina è alta.

Designazioneumidità relativa: .

Unitàumidità relativa: %.

Formula calcoli umidità relativa:

Designazioni:

Densità del vapore acqueo (umidità assoluta), (in SI) o ;

Densità del vapore acqueo saturo ad una data temperatura, (in SI) o .

Come si può vedere dalla formula, include l'umidità assoluta, che già conosciamo, e la densità del vapore saturo alla stessa temperatura. La domanda sorge spontanea: come determinare quest'ultimo valore? Per questo esistono dispositivi speciali. Considereremo condensazioneigrometro(Fig. 4) - un dispositivo utilizzato per determinare il punto di rugiada.

Definizione.Punto di rugiada- la temperatura alla quale il vapore si satura.

Riso. 4. Igrometro a condensazione ()

Un liquido che evapora facilmente, ad esempio l'etere, viene versato nel contenitore del dispositivo, viene inserito un termometro (6) e l'aria viene pompata attraverso il contenitore utilizzando un bulbo (5). Come risultato della maggiore circolazione dell'aria, inizia un'intensa evaporazione dell'etere, la temperatura del contenitore diminuisce a causa di ciò e sullo specchio (4) appare la rugiada (goccioline di vapore condensato). Nel momento in cui sullo specchio appare la rugiada, con un termometro si misura la temperatura; questa temperatura è il punto di rugiada.

Cosa fare con il valore di temperatura ottenuto (punto di rugiada)? Esiste una tabella speciale in cui vengono inseriti i dati: quale densità di vapore acqueo saturo corrisponde a ciascun punto di rugiada specifico. Vale la pena notare un fatto utile che all'aumentare del punto di rugiada aumenta anche il valore della corrispondente densità di vapore saturo. In altre parole, più l'aria è calda, maggiore è la quantità di umidità che può contenere e, viceversa, più l'aria è fredda, minore è il contenuto massimo di vapore in essa contenuto.

Consideriamo ora il principio di funzionamento di altri tipi di igrometri, dispositivi per misurare le caratteristiche di umidità (dal greco hygros - "bagnato" e metero - "misuro").

Igrometro a capello(Fig. 5) - un dispositivo per misurare l'umidità relativa, in cui i capelli, ad esempio i capelli umani, agiscono come elemento attivo.

L'azione dell'igrometro a capello si basa sulla proprietà dei capelli sgrassati di cambiare lunghezza al variare dell'umidità dell'aria (con l'aumento dell'umidità la lunghezza dei capelli aumenta, con la diminuzione diminuisce), il che rende possibile misurare l'umidità relativa. I capelli sono tesi su una struttura metallica. La variazione della lunghezza dei capelli viene trasmessa alla freccia che si muove lungo la scala. Va ricordato che un igrometro a capello non fornisce valori accurati di umidità relativa e viene utilizzato principalmente per scopi domestici.

Un dispositivo più conveniente e accurato per misurare l'umidità relativa è uno psicrometro (dal greco antico ψυχρός - "freddo") (Fig. 6).

Uno psicrometro è costituito da due termometri fissati su una scala comune. Uno dei termometri è chiamato termometro umido perché è avvolto in un tessuto cambrico, che è immerso in un serbatoio d'acqua situato sul retro del dispositivo. L'acqua evapora dal tessuto bagnato, il che porta al raffreddamento del termometro, il processo di riduzione della sua temperatura continua fino al raggiungimento della fase in cui il vapore vicino al tessuto bagnato raggiunge la saturazione e il termometro inizia a mostrare la temperatura del punto di rugiada. Pertanto, il termometro a bulbo umido mostra una temperatura inferiore o uguale alla temperatura ambiente effettiva. Il secondo termometro si chiama termometro a secco e mostra la temperatura reale.

Sul corpo del dispositivo, di regola, è presente anche una cosiddetta tavola psicrometrica (Tabella 2). Utilizzando questa tabella è possibile determinare l'umidità relativa dell'aria circostante dal valore di temperatura indicato dal termometro a bulbo secco e dalla differenza di temperatura tra il bulbo secco e quello umido.

Tuttavia, anche senza una tabella del genere a portata di mano, è possibile determinare approssimativamente la quantità di umidità utilizzando il seguente principio. Se le letture di entrambi i termometri sono vicine tra loro, l'evaporazione dell'acqua da quella umida è quasi completamente compensata dalla condensa, cioè l'umidità dell'aria è elevata. Se, al contrario, la differenza nelle letture del termometro è ampia, l'evaporazione dal tessuto bagnato prevale sulla condensa e l'aria è secca e l'umidità è bassa.

Passiamo alle tabelle che ci consentono di determinare le caratteristiche dell'umidità dell'aria.

Tavolo 1. Densità e pressione del vapore acqueo saturo

Notiamo ancora una volta che, come detto in precedenza, il valore della densità del vapore saturo aumenta con la sua temperatura, lo stesso dicasi per la pressione del vapore saturo.

Tavolo 2. Tabella psicometrica

Ricordiamo che l'umidità relativa è determinata dal valore delle letture a bulbo secco (prima colonna) e dalla differenza tra le letture a secco e a umido (prima riga).

Nella lezione di oggi abbiamo appreso una caratteristica importante dell'aria: la sua umidità. Come abbiamo già detto, l'umidità diminuisce nella stagione fredda (inverno) e aumenta nella stagione calda (estate). È importante poter regolare questi fenomeni, ad esempio, se è necessario aumentare l'umidità, posizionare diversi serbatoi d'acqua in casa in inverno per favorire i processi di evaporazione, tuttavia questo metodo sarà efficace solo alla temperatura adeguata, che è più alto che fuori.

Nella prossima lezione vedremo cos'è il lavoro del gas e il principio di funzionamento di un motore a combustione interna.

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Compiti a casa

informazioni generali

L'umidità dipende dalla natura della sostanza e, nei solidi, anche dal grado di finezza o porosità. Il contenuto della cosiddetta acqua costituzionale legata chimicamente, ad esempio gli idrossidi, che vengono rilasciati solo durante la decomposizione chimica, così come l'acqua cristallina idrata non è incluso nel concetto di umidità.

Unità di misura e caratteristiche della definizione di umidità

• L'umidità è solitamente caratterizzata dalla quantità di acqua contenuta in una sostanza, espressa come percentuale (%) della massa originaria della sostanza umida ( umidità di massa) o il suo volume ( umidità volumetrica).

• L'umidità può anche essere caratterizzata dal contenuto di umidità o umidità assoluta- la quantità di acqua per unità di massa della parte secca del materiale. Questa determinazione del contenuto di umidità è ampiamente utilizzata per valutare la qualità del legno.

Questo valore non può sempre essere misurato con precisione, perché in alcuni casi non è possibile rimuovere tutta l'acqua incostituzionale e pesare il capo prima e dopo questa operazione.

• L'umidità relativa caratterizza il contenuto di umidità relativo alla quantità massima di umidità che può essere contenuta in una sostanza in uno stato di equilibrio termodinamico. L'umidità relativa viene solitamente misurata come percentuale del massimo.

Metodi di determinazione

Titolatore Karl Fischer.

È importante stabilire il contenuto di umidità di molti alimenti, materiali, ecc. Solo ad una certa umidità molti corpi (grano, cemento, ecc.) sono adatti allo scopo a cui sono destinati. L'attività vitale degli animali e degli organismi vegetali è possibile solo entro determinati limiti di umidità e umidità relativa dell'aria. L'umidità può introdurre un errore significativo nel peso di un articolo. Chilogrammi di zucchero o cereali con un contenuto di umidità del 5% e del 10% conterranno quantità diverse di zucchero o cereali secchi.

La misurazione dell'umidità viene determinata mediante essiccazione dell'umidità e titolazione Karl Fischer dell'umidità. Questi metodi sono primari. Oltre a questi, ne sono stati sviluppati molti altri, calibrati in base ai risultati delle misurazioni dell'umidità utilizzando metodi primari e campioni di umidità standard.

Umidità dell'aria

L'umidità dell'aria è una quantità che caratterizza il contenuto di vapore acqueo nelle diverse parti dell'atmosfera terrestre.

Umidità: il contenuto di vapore acqueo nell'aria; una delle caratteristiche più significative del tempo e del clima.

L'umidità dell'aria nell'atmosfera terrestre varia ampiamente. Pertanto, vicino alla superficie terrestre, il contenuto di vapore acqueo nell'aria varia in media dallo 0,2% in volume alle alte latitudini al 2,5% ai tropici. La pressione del vapore alle latitudini polari in inverno è inferiore a 1 mb (a volte solo centesimi di mb) e in estate inferiore a 5 mb; ai tropici aumenta fino a 30 mb, e talvolta anche di più. Nei deserti subtropicali, la pressione del vapore è ridotta a 5-10 mb.

L'umidità assoluta dell'aria (f) è la quantità di vapore acqueo effettivamente contenuta in 1 m³ di aria:

f = (massa di vapore acqueo contenuto nell'aria)/(volume di aria umida)

Unità di umidità assoluta comunemente utilizzata: (f) = g/m³

L'umidità relativa dell'aria (φ) è il rapporto tra l'umidità assoluta attuale e l'umidità assoluta massima a una determinata temperatura (vedi tabella)

φ = (umidità assoluta)/(umidità massima)

L'umidità relativa è solitamente espressa in percentuale. Queste quantità sono legate tra loro dalla seguente relazione:

φ = (f×100)/fmax

L'umidità relativa è molto elevata nella zona equatoriale (la media annuale arriva fino all'85% o più), così come alle latitudini polari e in inverno all'interno dei continenti alle medie latitudini. In estate, l'elevata umidità relativa è caratteristica delle regioni monsoniche. Bassi valori di umidità relativa si osservano nei deserti subtropicali e tropicali e in inverno nelle regioni monsoniche (fino al 50% e inferiori).

L'umidità diminuisce rapidamente con l'altitudine. Ad un'altitudine di 1,5-2 km, la pressione del vapore è in media la metà di quella della superficie terrestre. La troposfera rappresenta il 99% del vapore acqueo atmosferico. In media, sopra ogni metro quadrato di superficie terrestre, nell'aria sono presenti circa 28,5 kg di vapore acqueo.

Letteratura

Usoltsev V. A. Misurazione dell'umidità dell'aria, L., 1959.

Valori di misurazione dell'umidità del gas

Per indicare il contenuto di umidità dell'aria si utilizzano le seguenti quantità:

L'umidità assoluta dell'aria è la massa di vapore acqueo contenuta in un'unità di volume d'aria, cioè densità del vapore acqueo contenuto nell'aria, [g/m³]; nell'atmosfera varia da 0,1-1,0 g/m³ (in inverno sui continenti) a 30 g/m³ o più (nella zona equatoriale); umidità massima dell'aria (limite di saturazione) la quantità di vapore acqueo che può essere contenuta nell'aria a una determinata temperatura in equilibrio termodinamico (il valore massimo dell'umidità dell'aria a una data temperatura), [g/m³]. All'aumentare della temperatura dell'aria, aumenta la sua umidità massima; pressione di vapore la pressione esercitata dal vapore acqueo contenuto nell'aria (pressione del vapore acqueo come parte della pressione atmosferica), [Pa]; il deficit di umidità è la differenza tra la pressione di vapore saturo e la pressione di vapore [Pa], cioè tra l’umidità massima e assoluta dell’aria [g/m³]; l'umidità relativa dell'aria è il rapporto tra la pressione del vapore e la pressione del vapore saturo, ovvero tra l'umidità assoluta dell'aria e la [% umidità relativa] massima; temperatura del punto di rugiada alla quale il gas è saturo di vapore acqueo °C. L'umidità relativa del gas è del 100%. Con un ulteriore afflusso di vapore acqueo o quando l'aria (gas) viene raffreddata, appare la condensa. Pertanto, anche se la rugiada non cade a temperature di -10 o -50°C, sì

Indietro avanti

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• fornire assimilazione concetti di umidità dell'aria ;
• sviluppare indipendenza degli studenti; pensiero; capacità di trarre conclusioni; sviluppo di abilità pratiche quando si lavora con attrezzature fisiche;
• spettacolo applicazione pratica e importanza di questa grandezza fisica.

Tipo di lezione: lezione sull'apprendimento di nuovo materiale .

Attrezzatura:

• per il lavoro frontale: un bicchiere d'acqua, un termometro, un pezzo di garza; fili, tavola psicrometrica.
• per dimostrazioni: psicrometro, igrometro a capello e a condensazione, pera, alcool.

Durante le lezioni

I. Rivedere e controllare i compiti

1. Formulare una definizione dei processi di vaporizzazione e condensazione.

2. Che tipi di vaporizzazione conosci? In cosa differiscono l'uno dall'altro?

3. In quali condizioni avviene l'evaporazione del liquido?

4. Da quali fattori dipende la velocità di evaporazione?

5.Qual è il calore specifico di vaporizzazione?

6. Qual è la quantità di calore fornita durante la vaporizzazione spesa?

7. Perché il cibo hi-fi è più facile da tollerare?

8. L'energia interna di 1 kg di acqua e di vapore alla temperatura di 100°C è la stessa?

9. Perché l'acqua in una bottiglia ben chiusa con un tappo non evapora?

II. Imparare cose nuove Materiale

Il vapore acqueo nell’aria, nonostante le enormi superfici di fiumi, laghi e oceani, non è saturo; l’atmosfera è un vaso aperto. Il movimento delle masse d'aria porta al fatto che in alcuni luoghi attualmente l'evaporazione dell'acqua prevale sulla condensazione, e in altri viceversa.

L'aria atmosferica è una miscela di vari gas e vapore acqueo.

Viene chiamata la pressione che il vapore acqueo produrrebbe se tutti gli altri gas fossero assenti pressione parziale (O elasticità) vapore acqueo.

La densità del vapore acqueo contenuto nell'aria può essere considerata una caratteristica dell'umidità dell'aria. Questa quantità si chiama umidità assoluta [g/m3].

Conoscere la pressione parziale del vapore acqueo o l’umidità assoluta non dice quanto dista il vapore acqueo dalla saturazione.

Per fare ciò, introdurre un valore che mostri quanto il vapore acqueo è vicino alla saturazione a una data temperatura: umidità relativa.

Umidità relativa dell'aria è chiamato rapporto tra l'umidità assoluta dell'aria alla densità 0 del vapore acqueo saturo alla stessa temperatura, espressa in percentuale.

P è la pressione parziale ad una data temperatura;

P 0 - pressione di vapore saturo alla stessa temperatura;

Umidità assoluta;

0 è la densità del vapore acqueo saturo ad una data temperatura.

La pressione e la densità del vapore saturo a diverse temperature possono essere trovate utilizzando tabelle speciali.

Quando l'aria umida viene raffreddata a pressione costante, la sua umidità relativa aumenta; quanto più bassa è la temperatura, tanto più vicina è la pressione parziale del vapore nell'aria alla pressione del vapore saturo.

Temperatura T, a cui l'aria deve essere raffreddata affinché il vapore in essa contenuto raggiunga uno stato di saturazione (a una data umidità, aria e pressione costante) è chiamato punto di rugiada.

Pressione del vapore acqueo saturo a temperatura dell'aria pari a punto di rugiada, è la pressione parziale del vapore acqueo contenuto nell'atmosfera. Quando l'aria si raffredda fino al punto di rugiada, inizia la condensazione del vapore : appare la nebbia, cade rugiada. Il punto di rugiada caratterizza anche l'umidità dell'aria.

L'umidità dell'aria può essere determinata con strumenti speciali.

1. Igrometro a condensazione

Viene utilizzato per determinare il punto di rugiada. Questo è il modo più accurato per modificare l'umidità relativa.

2. Igrometro a capello

La sua azione si basa sulle proprietà dei capelli umani senza grassi Con e si allungano con l'aumentare dell'umidità relativa.

Viene utilizzato nei casi in cui non è richiesta una grande precisione nella determinazione dell'umidità dell'aria.

3. Psicrometro

Tipicamente utilizzato nei casi in cui è richiesta una determinazione abbastanza accurata e rapida dell'umidità dell'aria.

Il valore dell'umidità dell'aria per gli organismi viventi

Ad una temperatura di 20-25°C, l'aria con un'umidità relativa compresa tra il 40% e il 60% è considerata la più favorevole per la vita umana. Quando l'ambiente ha una temperatura superiore a quella del corpo umano, si verifica un aumento della sudorazione. La sudorazione eccessiva porta al raffreddamento del corpo. Tuttavia, tale sudorazione è un onere significativo per una persona.

Anche l'umidità relativa inferiore al 40% a temperature dell'aria normali è dannosa, poiché porta ad una maggiore perdita di umidità negli organismi, che porta alla disidratazione. Umidità dell'aria interna particolarmente bassa in inverno; è del 10-20%. A bassa umidità dell'aria si verifica evaporazione rapida umidità dalla superficie e secchezza della mucosa del naso, della laringe e dei polmoni, che può portare a un deterioramento del benessere. Inoltre, con una bassa umidità dell'aria, i microrganismi patogeni persistono più a lungo nell'ambiente esterno e sulla superficie degli oggetti si accumula più carica statica. Pertanto, in inverno, le aree residenziali vengono umidificate utilizzando umidificatori porosi. Le piante sono buoni umidificatori.

Se l'umidità relativa è elevata, allora diciamo che l'aria umido e soffocante. L'elevata umidità dell'aria è deprimente perché l'evaporazione avviene molto lentamente. La concentrazione di vapore acqueo nell'aria in questo caso è elevata, per cui le molecole dell'aria ritornano al liquido quasi con la stessa rapidità con cui evaporano. Se il sudore evapora lentamente dal corpo, il corpo si raffredda pochissimo e non ci sentiamo molto a nostro agio. Al 100% di umidità relativa, l'evaporazione non può verificarsi affatto: in tali condizioni, i vestiti bagnati o la pelle umida non si asciugheranno mai.

Dal tuo corso di biologia conosci i vari adattamenti delle piante nelle zone aride. Ma le piante sono adattate anche all'elevata umidità dell'aria. Così, la patria di Monstera - l'umida foresta equatoriale di Monstera, con un'umidità relativa vicina al 100%, "piange", rimuove l'umidità in eccesso attraverso i fori nelle foglie - idatodi. Negli edifici moderni, l’aria condizionata viene utilizzata per creare e mantenere negli spazi chiusi un ambiente aereo più favorevole al benessere delle persone. Allo stesso tempo, la temperatura, l'umidità e la composizione dell'aria vengono regolate automaticamente.

L'umidità dell'aria è di eccezionale importanza per la formazione del gelo. Se l'umidità è elevata e l'aria è prossima alla saturazione di vapore, quando la temperatura scende, l'aria potrebbe saturarsi e la rugiada inizierà a cadere. Ma quando il vapore acqueo si condensa, viene rilasciata energia (il calore specifico di vaporizzazione a un livello La temperatura prossima a 0°C è 2490 kJ/kg), quindi l'aria sulla superficie del suolo quando si forma la rugiada non si raffredderà al di sotto del punto di rugiada e la probabilità di gelo diminuirà. La probabilità di congelamento dipende, in primo luogo, dalla velocità della diminuzione della temperatura e,

In secondo luogo, dall'umidità dell'aria. È sufficiente conoscere uno di questi dati per prevedere più o meno accuratamente la probabilità del gelo.

Domande di revisione:

1. Cosa si intende per umidità dell'aria?
2. Come si chiama l'umidità assoluta dell'aria? Quale formula esprime il significato di questo concetto? In quali unità è espresso?
3. Cos'è la pressione del vapore acqueo?
4. Cos'è l'umidità relativa? Quali formule esprimono il significato di questo concetto in fisica e meteorologia? In quali unità è espresso?
5. Umidità relativa 70%, cosa significa?
6. Come si chiama il punto di rugiada?

Quali strumenti vengono utilizzati per determinare l'umidità dell'aria? Qual è la sensazione soggettiva di umidità dell’aria di una persona? Dopo aver disegnato un'immagine, spiegare la struttura e il principio di funzionamento degli igrometri e degli psicrometri a capello e a condensa.

Lavoro di laboratorio n. 4 "Misurazione dell'umidità relativa dell'aria"

Obiettivo: imparare a determinare l'umidità relativa dell'aria, sviluppare abilità pratiche quando si lavora con attrezzature fisiche.

Attrezzatura: termometro, benda di garza, acqua, tavolo psicometrico

Durante le lezioni

Prima di completare il lavoro, è necessario attirare l'attenzione degli studenti non solo sul contenuto e sullo stato di avanzamento del lavoro, ma anche sulle regole per maneggiare termometri e recipienti di vetro. Si ricorda che per tutto il tempo in cui il termometro non viene utilizzato per le misurazioni, deve rimanere nella sua custodia. Quando si misura la temperatura, il termometro deve essere tenuto dal bordo superiore. Ciò ti consentirà di determinare la temperatura con la massima precisione.

Le prime misurazioni della temperatura dovrebbero essere effettuate con un termometro a bulbo secco. Questa temperatura nell'aula non cambierà durante il funzionamento.

Per misurare la temperatura con un termometro bagnato, è meglio usare un pezzo di garza come panno. La garza assorbe molto bene e sposta l'acqua dal bordo bagnato a quello asciutto.

Utilizzando una tavola psicrometrica è facile determinare il valore dell'umidità relativa.

Permettere t c = h= 22°C, tm = t2= 19°C. Poi t = tc- 1 Ø = 3 °C.

Utilizzando la tabella troviamo l'umidità relativa. In questo caso è del 76%.

Per fare un confronto, puoi misurare l'umidità relativa all'esterno. Per fare ciò, si può chiedere a un gruppo di due o tre studenti che hanno completato con successo la parte principale del lavoro di effettuare misurazioni simili per strada. L'operazione non dovrebbe richiedere più di 5 minuti. Il valore di umidità risultante può essere confrontato con l'umidità presente nell'aula.

I risultati del lavoro sono riassunti nelle conclusioni. Dovrebbero annotare non solo i significati formali dei risultati finali, ma anche indicare le ragioni che portano agli errori.

III. Risoluzione dei problemi

Poiché questo lavoro di laboratorio è abbastanza semplice nel contenuto e piccolo nel volume, il resto della lezione può essere dedicato alla risoluzione dei problemi sull'argomento studiato. Per risolvere i problemi non è necessario che tutti gli studenti inizino a risolverli contemporaneamente. Man mano che il lavoro procede, possono ricevere incarichi individualmente.

Si possono suggerire i seguenti semplici compiti:

Fuori fa una fredda pioggia autunnale. In quale caso la biancheria stesa in cucina si asciugherà più velocemente: quando la finestra è aperta o quando è chiusa? Perché?

L'umidità dell'aria è del 78% e la lettura del bulbo secco è di 12 °C. Che temperatura indica il termometro a bulbo umido? (Risposta: 10°C.)

La differenza tra le letture dei termometri a secco e a umido è di 4 °C. Umidità relativa 60%. Quali sono le letture del bulbo secco e umido? (Risposta: t c -l9°С, t m= 10°C.)

Compiti a casa

• Ripeti il ​​paragrafo 17 del libro di testo.
• Compito n. 3. p. 43.

Relazioni degli studenti sul ruolo dell'evaporazione nella vita di piante e animali.

Evaporazione nella vita vegetale

Per la normale esistenza di una cellula vegetale, deve essere saturata d'acqua. Per le alghe è una conseguenza naturale delle condizioni della loro esistenza; per le piante terrestri si ottiene come risultato di due processi opposti: assorbimento dell'acqua da parte delle radici ed evaporazione. Per una fotosintesi di successo, le cellule contenenti clorofilla delle piante terrestri devono mantenere il più stretto contatto con l'atmosfera circostante, che fornisce loro l'anidride carbonica di cui hanno bisogno; tuttavia, questo stretto contatto porta inevitabilmente al fatto che l'acqua che satura le cellule evapora continuamente nello spazio circostante, e la stessa energia solare che fornisce alla pianta l'energia necessaria per la fotosintesi, assorbita dalla clorofilla, contribuisce al riscaldamento della foglia , e quindi intensifica il processo di evaporazione.

Pochissime piante, e per di più scarsamente organizzate, come muschi e licheni, possono sopportare lunghe interruzioni dell'approvvigionamento idrico e resistere questa volta in uno stato di completa essiccazione. Delle piante superiori, solo alcuni rappresentanti della flora rocciosa e desertica sono capaci di questo, ad esempio il carice, comune nelle sabbie del deserto del Karakum. Per la stragrande maggioranza delle piante morte, tale essiccamento sarebbe fatale, e quindi il loro deflusso d'acqua è approssimativamente uguale al suo afflusso.

Per immaginare l’entità dell’evaporazione dell’acqua da parte delle piante, facciamo il seguente esempio: in una stagione di crescita, una fioritura di girasole o mais fa evaporare fino a 200 kg o più di acqua, ovvero un grande barile! Con un tale consumo energetico non è necessaria un'estrazione di acqua meno energetica. A questo scopo (il sistema radicale, la cui dimensione è enorme, conta il numero di radici e peli radicali per la segale invernale ha fornito le seguenti cifre sorprendenti: c'erano quasi quattordici milioni di radici, la lunghezza totale di tutte le radici era di 600 km e la loro superficie totale era di circa 225 m 2. Su queste le radici avevano circa 15 miliardi di peli radicali con una superficie totale di 400 m 2.

La quantità di acqua consumata da una pianta durante la sua vita dipende in gran parte dal clima. In un clima caldo e secco, le piante consumano non meno, e talvolta anche di più, acqua che in un clima più umido; queste piante hanno un apparato radicale più sviluppato e superfici fogliari meno sviluppate. Le piante nelle foreste tropicali umide e ombrose e sulle rive dei corpi idrici utilizzano la minima quantità di acqua: hanno foglie sottili e larghe e sistemi radicali e vascolari deboli. Le piante delle zone aride, dove c'è pochissima acqua nel terreno e l'aria è calda e secca, hanno vari metodi di adattamento a queste condizioni difficili. Interessanti le piante del deserto. Questi sono, ad esempio, i cactus, piante con tronchi spessi e carnosi, le cui foglie si sono trasformate in spine. Hanno una superficie piccola e di grande volume, coperture spesse, poco permeabili all'acqua e al vapore acqueo, con pochi stomi, quasi sempre chiusi. Pertanto, anche in condizioni di caldo estremo, i cactus fanno evaporare poca acqua.

Altre piante della zona desertica (spina di cammello, erba medica della steppa, assenzio) hanno foglie sottili con stomi spalancati, che si assimilano ed evaporano vigorosamente, grazie alle quali la temperatura delle foglie si riduce significativamente. Spesso le foglie sono ricoperte da uno spesso strato di peli grigi o bianchi, che rappresentano una sorta di schermo traslucido che protegge le piante dal surriscaldamento e riduce l'intensità dell'evaporazione.

Molte piante del deserto (erba piuma, erba aromatica, erica) hanno foglie dure e coriacee. Tali piante possono tollerare l'avvizzimento a lungo termine. In questo momento, le foglie si arricciano in un tubo, con gli stomi situati al suo interno.

Le condizioni di evaporazione cambiano radicalmente in inverno. Le radici non possono assorbire l'acqua dal terreno ghiacciato. Pertanto, a causa della caduta delle foglie, l'evaporazione dell'umidità da parte della pianta viene ridotta. Inoltre, in assenza di foglie, sulla corona rimane meno neve, proteggendo le piante dai danni meccanici.

Il ruolo dei processi di evaporazione per gli organismi animali

L'evaporazione è il metodo più facilmente controllabile per ridurre l'energia interna. Qualsiasi condizione che renda difficile l’accoppiamento interrompe la regolazione del trasferimento di calore dal corpo. Quindi, pelle, gomma, tela cerata, indumenti sintetici rendono difficile la regolazione della temperatura corporea.

La sudorazione gioca un ruolo importante nella termoregolazione del corpo; garantisce la costanza della temperatura corporea di una persona o di un animale. A causa dell'evaporazione del sudore, l'energia interna diminuisce, grazie alla quale il corpo si raffredda.

L'aria con un'umidità relativa compresa tra il 40 e il 60% è considerata normale per la vita umana. Quando l'ambiente ha una temperatura superiore a quella del corpo umano, si verifica un aumento. La sudorazione eccessiva porta al raffreddamento del corpo e aiuta a lavorare in condizioni di alta temperatura. Tuttavia, una sudorazione così attiva è un peso significativo per una persona! Se allo stesso tempo l'umidità assoluta è elevata, vivere e lavorare diventa ancora più difficile (tropici umidi, alcuni laboratori, ad esempio la tintoria).

Anche l'umidità relativa inferiore al 40% a temperature dell'aria normali è dannosa, poiché porta ad una maggiore perdita di umidità dal corpo, con conseguente disidratazione.

Alcuni esseri viventi sono molto interessanti dal punto di vista della termoregolazione e del ruolo dei processi di evaporazione. È noto, ad esempio, che un cammello può restare senza bere per due settimane. Ciò è spiegato dal fatto che utilizza l'acqua in modo molto economico. Un cammello suda appena anche a quaranta gradi. Il suo corpo è ricoperto di peli folti e densi: la lana lo preserva dal surriscaldamento (sul dorso di un cammello in un pomeriggio afoso si riscalda fino a ottanta gradi e la pelle sotto è solo fino a quaranta!). La lana impedisce anche l'evaporazione dell'umidità dal corpo (in un cammello tosato la sudorazione aumenta del 50%). Un cammello non apre mai la bocca, nemmeno nel caldo più intenso: del resto dalla mucosa del cavo orale, se si apre bene la bocca, fa evaporare molta acqua! La frequenza respiratoria del cammello è molto bassa: 8 volte al minuto. Per questo motivo, meno acqua lascia il corpo con l'aria. Nella stagione calda, tuttavia, la sua frequenza respiratoria aumenta fino a 16 volte al minuto. (Confronta: nelle stesse condizioni, un toro respira 250 volte e un cane - 300-400 volte al minuto.) Inoltre, la temperatura corporea del cammello scende di notte a 34°, e durante il giorno, con il caldo, sale a 40-41°. Questo è molto importante per risparmiare acqua. Il cammello ha anche un dispositivo molto interessante per immagazzinare l'acqua per uso futuro: è noto che il grasso, quando "brucia" nel corpo, produce molta acqua: 107 g da 100 g di grasso. Così, se necessario, un cammello può estrarre dalle sue gobbe fino a mezzo quintale d'acqua.

Dal punto di vista dell'economia nel consumo di acqua, i jerboa jumper americani (ratti canguro) sono ancora più sorprendenti. Non bevono mai affatto. I ratti canguro vivono nel deserto dell'Arizona e masticano semi ed erba secca. Quasi tutta l'acqua presente nel loro corpo è endogena, cioè prodotto nelle cellule durante la digestione del cibo. Gli esperimenti hanno dimostrato che da 100 g di orzo perlato, somministrato ai ratti canguro, hanno ricevuto, dopo averlo digerito e ossidato, 54 g di acqua!

Le sacche d'aria svolgono un ruolo importante nella termoregolazione degli uccelli. Nella stagione calda, l'umidità evapora dalla superficie interna delle sacche d'aria, contribuendo a raffreddare il corpo. In relazione a ciò, l'uccello apre il becco quando fa caldo. (Katz //./> Biofisica nelle lezioni di fisica. - M.: Education, 1974).

n. Lavoro indipendente

Quale quantità di calore rilasciata combustione completa di 20 kg di carbone? (Risposta: 418 MJ)

Quanto calore verrà rilasciato durante la combustione completa di 50 litri di metano? Supponiamo che la densità del metano sia 0,7 kg/m3. (Risposta: -1.7 MJ)

Su una tazza di yogurt c'è scritto: valore energetico 72 kcal. Esprimere il valore energetico del prodotto in J.

Il valore calorico della dieta quotidiana per gli scolari della tua età è di circa 1,2 MJ.

1) Ti bastano 100 g di ricotta grassa, 50 g di pane integrale, 50 g di manzo e 200 g di patate? Dati aggiuntivi richiesti:

• ricotta grassa 9755;
• pane integrale 9261;
• manzo 7524;
• patate 3776.

2) Ti basta consumare durante la giornata 100 g di pesce persico, 50 g di cetrioli freschi, 200 g di uva, 100 g di pane di segale, 20 g di olio di semi di girasole e 150 g di gelato?

Calore specifico di combustione q x 10 3, J/kg:

• pesce persico 3520;
• cetrioli freschi 572;
• uva 2400;
• pane di segale 8884;
• olio di semi di girasole 38900;
• gelato cremoso 7498. ,

(Risposta: 1) Consumo di circa 2,2 MJ - sufficiente; 2) Consumato A 3,7 MJ sono sufficienti.)

Quando ti prepari per le lezioni, in due ore spendi circa 800 kJ di energia. Riacquisterai le tue energie bevendo 200 ml di latte scremato e mangiando 50 g di pane integrale? La densità del latte scremato è di 1036 kg/m3. (Risposta:È sufficiente circa 1 MJ consumato.)

L'acqua del bicchiere veniva versata in un recipiente riscaldato dalla fiamma di una lampada ad alcool ed evaporava. Calcolare la massa di alcol bruciato. Il riscaldamento del recipiente e le perdite dovute al riscaldamento dell'aria possono essere trascurati. (Risposta: 1,26 g.)

• Quale quantità di calore verrà rilasciata durante la combustione completa di 1 tonnellata di antracite? (Risposta: 26.8. 109 J.)
• Quale massa di biogas deve essere bruciata per rilasciare 50 MJ di calore? (Risposta: 2 kg.)
• Quanto calore verrà rilasciato durante la combustione di 5 litri di olio combustibile? Zattera ness prendere olio combustibile pari a 890 kg/m 3. (Risposta: circa 173 MJ.)

Sulla scatola dei cioccolatini c'è scritto: contenuto calorico 100 g 580 kcal. Esprimere il contenuto nilor del prodotto in J.

Studia le etichette dei diversi prodotti alimentari. Annotare l'energia Io con qual è il valore (contenuto calorico) dei prodotti, esprimendolo in joule o k-Yuri (kilocalorie).

Andando in bicicletta in 1 ora si consumano circa 2.260.000 J di energia. Ripristinerai i tuoi livelli di energia se mangi 200 g di ciliegie?

Uno degli indicatori molto importanti nella nostra atmosfera. Può essere assoluto o relativo. Come viene misurata l'umidità assoluta e quale formula dovrebbe essere utilizzata a tale scopo? Puoi scoprirlo leggendo il nostro articolo.

Umidità dell'aria: che cos'è?

Cos'è l'umidità? È la quantità di acqua contenuta in qualsiasi corpo fisico o mezzo. Questo indicatore dipende direttamente dalla natura stessa del mezzo o della sostanza, nonché dal grado di porosità (se si tratta di solidi). In questo articolo parleremo di un tipo specifico di umidità: l'umidità dell'aria.

Da un corso di chimica, sappiamo tutti molto bene che l'aria atmosferica è composta da azoto, ossigeno, anidride carbonica e alcuni altri gas, che costituiscono non più dell'1% della massa totale. Ma oltre a questi gas, l’aria contiene anche vapore acqueo e altre impurità.

Per umidità dell'aria si intende la quantità di vapore acqueo attualmente (e in un dato luogo) contenuta nella massa d'aria. Allo stesso tempo, i meteorologi distinguono due dei suoi valori: umidità assoluta e relativa.

L'umidità dell'aria è una delle caratteristiche più importanti dell'atmosfera terrestre, che influenza la natura del clima locale. Vale la pena notare che la quantità di umidità nell'aria atmosferica non è la stessa, sia nella sezione verticale che in quella orizzontale (latitudinale). Quindi, se alle latitudini subpolari l'umidità relativa dell'aria (nello strato inferiore dell'atmosfera) è di circa lo 0,2-0,5%, alle latitudini tropicali arriva fino al 2,5%. Successivamente, scopriremo cos'è l'umidità assoluta e relativa dell'aria. Considereremo anche quale differenza esiste tra questi due indicatori.

Umidità assoluta: definizione e formula

Tradotta dal latino, la parola absolutus significa “pieno”. Sulla base di ciò, l'essenza del concetto di "umidità assoluta dell'aria" diventa ovvia. Si tratta di un valore che indica quanti grammi di vapore acqueo sono effettivamente contenuti in un metro cubo di una particolare massa d'aria. Di norma, questo indicatore è indicato con la lettera latina F.

G/m 3 è un'unità di misura in cui viene calcolata l'umidità assoluta. La formula per calcolarlo è la seguente:

In questa formula, la lettera m indica la massa di vapore acqueo e la lettera V indica il volume di una specifica massa d'aria.

Il valore dell'umidità assoluta dipende da diversi fattori. Prima di tutto, si tratta della temperatura dell'aria e della natura dei processi di avvezione.

Umidità relativa

Ora diamo un'occhiata a cos'è l'umidità relativa. È un valore relativo che mostra quanta umidità contiene l'aria in relazione alla quantità massima possibile di vapore acqueo in quella massa d'aria ad una particolare temperatura. L'umidità relativa dell'aria è misurata come percentuale (%). Ed è questa percentuale che spesso possiamo trovare nelle previsioni del tempo e nei bollettini meteorologici.

Vale anche la pena menzionare un concetto così importante come il punto di rugiada. Questo è il fenomeno della massima saturazione possibile della massa d'aria con vapore acqueo (l'umidità relativa in questo momento è del 100%). In questo caso, l'umidità in eccesso si condensa e si formano precipitazioni, nebbia o nuvole.

Metodi per misurare l'umidità dell'aria

Le donne sanno che possono rilevare l'aumento dell'umidità nell'atmosfera con l'aiuto della loro voluminosa acconciatura. Tuttavia, esistono altri metodi e dispositivi tecnici più accurati. Questi sono un igrometro e uno psicrometro.

Il primo igrometro fu creato nel XVII secolo. Una delle tipologie di questo dispositivo si basa proprio sulla proprietà dei capelli di modificarne la lunghezza al variare dell'umidità ambientale. Tuttavia oggi esistono anche gli igrometri elettronici. Uno psicrometro è un dispositivo speciale che contiene un termometro a umido e a secco. In base alla differenza nei loro indicatori, l'umidità dell'aria viene determinata in un momento specifico.

L'umidità dell'aria come importante indicatore ambientale

Si ritiene che l'umidità dell'aria ottimale per il corpo umano sia del 40-60%. Gli indicatori di umidità influenzano notevolmente anche la percezione della temperatura dell’aria da parte di una persona. Quindi, con una bassa umidità ci sembra che l'aria sia molto più fredda che in realtà (e viceversa). Ecco perché alle latitudini tropicali ed equatoriali del nostro pianeta i viaggiatori sperimentano così duramente il caldo e il caldo.

Oggi esistono umidificatori e deumidificatori speciali che aiutano una persona a regolare l'umidità dell'aria negli spazi chiusi.

Finalmente...

Pertanto, l'umidità assoluta dell'aria è l'indicatore più importante che ci dà un'idea dello stato e delle caratteristiche delle masse d'aria. In questo caso è necessario saper distinguere questo valore dall'umidità relativa. E se quest'ultimo mostra la percentuale di vapore acqueo (in percentuale) presente nell'aria, l'umidità assoluta è la quantità effettiva di vapore acqueo in grammi in un metro cubo d'aria.